JP3239858B2 - 電子機器およびその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計時装置などのス
テッピングモータを備えた電子機器およびその制御方法
に関し、特に、ステッピングモータを早送り可能な電子
機器およびその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、パルスモータ、
ステッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモー
タなどとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータ
として多用されているパルス信号によって駆動されるモ
ータである。近年、携帯に適した小型の電子機器が開発
されており、これらのアクチュエータとして小型、軽量
化されたステッピングモータが多く採用されている。こ
のような電子装置の代表的なものが電子時計、時間スイ
ッチ、クロノグラフといった計時装置である。

【０００３】この計時装置などに用いられるステッピン
グモータ１０は、図７に示すように２極磁化された円盤
状のロータ１３の外側がノッチ状に凹んだ磁気飽和部１
７を介して連結された一体型のステータ１２の内部で回
転するようになっており、１Ｈｚなどの適当な周波数の
駆動パルスによってロータ１３が順次回転し、その駆動
力により運針できるようになっている。運針ミスをなく
すためには、ロータ１３が駆動パルスによって正常に回
転したか否かを確認することが重要であり、そのために
図８に示すような駆動用コイルにロータ１３の回転によ
って逆誘起された電流あるいは電圧を検出している。

【０００４】この図に示すように、ロータ１３の回転に
起因して逆誘起された電流（逆誘起電流）は、安定位置
から略９０度の位置を通過するときに駆動パルスＤＰと
逆極側の第１のピークＰＭ１が表れる。さらに、ロータ
１３が移動すると、逆誘起電流が０となる位置Ａを過ぎ
て、移動先（逆極側）である１８０度回転した逆極側の
安定位置Ｂを通過するときに駆動パルスＤＰと同極側の
大きな第１のピークＰＰ１が表れる。その後、ロータ１
３が安定して停止するまでの揺れ（振動）に伴って第２
のピークＰＭ２およびＰＰ２などが発生する。

【０００５】第１のピークＰＭ１あるいはＰＰ１は、強
度は高いが駆動パルスＤＰの過渡電流ＴＷなどの影響が
あるので、駆動パルスＤＰと第１のピークＰＭ１あるい
はＰＰ１を時間的に分離することが難しい。このため
に、従来の通常運針時においては強度は低いが分離の容
易な第２のピークＰＭ２あるいはＰＰ２が回転検出に用
いられており、強度を上げるためにチョッパパルスによ
ってチョッパ増幅するなどの方法が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、腕時計装置など
の計時装置には様々な機能が盛り込まれるようになって
おり、その１つとしてステッピングモータを通常運針時
よりも高速で動かして、自動的に、あるいはマニュアル
で時刻合わせを行う機能がある。ステッピングモーアを
高速で動かす早送りを行う際は、通常の駆動パルスより
も間隔（周期）の短い早送り用の駆動パルスを供給する
必要がある。さらに、時刻合わせを行うためには早送り
中も運針ミス、すなわち、ロータの回転ミスはないよう
に駆動する必要がある。このためには、できるだけ早い
タイミングでロータ１３の回転の有無を判断する必要が
あり、第１のピークＰＭ１、ＰＰ１あるいはこれらに関
連する現象、例えば、逆誘起電流の極性が反転する現象
を捉えることが望ましい。このため、駆動用コイルとは
別に、検出用コイルをステータ１２に巻いて、この検出
用コイルで発生する逆誘起電流を検出することが考えら
れている。駆動用コイルとは回路的に分離された検出用
コイルであれば、駆動パルスに伴う過渡電流などの影響
が少なくなるので第１のピークＰＭ１およびＰＰ１ある
いはこれらに関連する現象を捉えやすくなる。

【０００７】しかしながら、図８に示したように、検出
用コイルには逆誘起電流が流れるので、これによりロー
タ１３の回転を妨げる方向の磁場が発生する。このた
め、検出用コイルはロータ１３の動きに対して電磁ブレ
ーキとなり、このブレーキ力を考慮した駆動力が得られ
るように駆動パルスの実効電力を大きくする必要があ
る。したがって、ステッピングモータを駆動するための
消費電力が増大してしまう。特に、早送りを行うときは
ロータ１３の回転速度が上がるので検出用コイルの生ず
る逆誘起電流も大きくなり、これに伴って検出用コイル
のブレーキ力も大きくなる。したがって、このブレーキ
力に打ち勝って増速するためにはさらに実効電力の大き
な駆動パルスが必要となり消費電力も増大する。また、
速度が速くなると益々ブレーキ力も大きくなるので速度
を上げることは難しくなる。

【０００８】そこで、本発明においては、ステッピング
モータを有する電子機器において、検出用コイルを設け
ることにより、できるだけ早いタイミングでロータの回
転の有無が確認できると共に、検出用コイルを流れる逆
誘起電流によるブレーキ現象を緩和できる電子機器およ
びその制御方法を提供することを目的としている。そし
て、ステッピングモータを早送りするときの消費電力を
低減でき、また、早送りを高速で安定して行うことがで
きる電子機器を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のステ
ッピングモータを備えた電子機器においては、駆動パル
スが供給されるときは検出用コイルを開放（オープン）
し、その後、ロータの位置検出を行うタイミングのとき
に短絡（ショート）することにより逆誘起電流によるブ
レーキ力を緩和するようにしている。すなわち、本発明
の電子機器は、駆動用コイルおよび検出用コイルを備え
たステータ内で多極磁化されたロータが回転駆動される
ステッピングモータと、駆動用コイルに対しロータを駆
動するための駆動パルスを供給可能な駆動制御手段と、
ロータの回転によりステータの検出用コイルに誘起され
た逆誘起電力を検出可能な位置検出手段と、駆動パルス
が供給されている間は検出用コイルを開放し、その後、
前記検出用コイルを短絡して前記ロータの位置検出を行
う検出用コイル制御手段とを有している。また、本発明
の駆動用コイルおよび検出用コイルを備えたステータ内
で多極磁化されたロータが回転駆動されるステッピング
モータを有する電子機器の制御方法は、検出用コイルを
開放して駆動用コイルに対し前記ロータを駆動する駆動
パルスを供給する駆動工程と、検出用コイルを短絡して
前記ロータの回転によりステータの検出用コイルに誘起
された逆誘起電力を検出する位置検出工程とを有してい
る。

【００１０】駆動パルスを供給している間、検出用コイ
ルを開放すれば、検出用コイルには逆誘起電流が流れな
い。したがって、駆動パルスが供給されている間は、検
出用コイルが電磁ブレーキとして作用するのを防止でき
る。一方、駆動パルスが供給された後に検出用コイルを
短絡することにより、ロータが回転していれば検出用コ
イルに逆誘起電力が発生する。そして、検出用コイルは
駆動用コイルと分離されているので、駆動パルスによる
過渡電流の影響の少ない。このため、検出用コイルで発
生した逆誘起電力のピークあるいはこれに関わるゼロク
ロスなどの現象を検出しやすくなる。したがって、最初
のピークあるいはそれに関わる現象を判定して早期にロ
ータの回転の有無を判断できる。このように、本発明の
電子機器あるいは電子機器の制御方法によれば、検出用
コイルのブレーキ作用が緩和されるので、実効電力の小
さな駆動パルスでステッピングモータを駆動することが
でき、早送りするときは早いタイミングでロータの回転
を判断できる。したがって、ロータを低消費電力で高速
回転させることができ、早送りを安定して行うことがで
きる。

【００１１】このように、本発明の電子機器およびその
制御方法は、ステッピングモータに通常の駆動パルスに
対し間隔の短い早送り用の駆動パルスを供給して早送り
するのに適したものである。一方、通常の駆動パルスで
ロータを駆動するときは、ロータを実効電力の低い駆動
パルスで駆動すると共に、所定の角度、例えば計時装置
では１８０度回転した後に、その位置でいったん安定さ
せることが望ましい。これに対し、早送りするときは、
ある位置で安定させることなく連続してロータが回転す
ることが望ましい。このためには、駆動制御手段が通常
の駆動パルスと、これに対し間隔の短い早送り用の駆動
パルスの両方を供給可能な電子機器においては、駆動制
御手段は、さらに、早送り用の駆動パルスを供給した後
は駆動用コイルを開放し、通常の駆動パルスを供給した
後は駆動用コイルを短絡することが望ましい。また、駆
動工程で通常の駆動パルスおよびこの通常の駆動パルス
より間隔の短い早送り用の駆動パルスを供給可能な電子
機器の制御方法においては、早送り用の駆動パルスを供
給した後は、駆動用コイルを開放する工程と、通常の駆
動パルスを供給した後は、前記駆動用コイルを短絡する
工程とをさらに設けることが望ましい。

【００１２】通常の駆動パルスを供給した後に駆動用コ
イルを短絡することにより駆動用コイルに逆誘起電流が
流れるので駆動用コイルを電磁ブレーキとして作用させ
ることができる。この場合は、駆動用コイルにも逆誘起
電流が流れ、通常の駆動パルスは間隔が長いのでロータ
の回転を逆誘起電流の第２のピークなどを用いて検出す
る余裕もある。したがって、駆動用コイルを流れる逆誘
起電流でロータの回転の有無を判断することができる。
もちろん、検出用コイルを短絡してブレーキ力を増加さ
せると共に、検出用コイルを流れる逆誘起電流からロー
タの回転の有無を判断することもできる。

【００１３】一方、早送り用の駆動パルスを供給した後
に駆動用コイルを開放すると、駆動用コイルを逆誘起電
流が流れなくなるので、駆動用コイルが電磁ブレーキと
して作用するのを防止できる。したがって、ロータの動
きに対してブレーキとなる力が弱くなり、ロスが減るの
でロータを実効電力の小さな駆動パルスで高速回転でき
る。駆動用コイルを開放しても検出用コイルを短絡する
ことによって検出用コイルを流れる逆誘起電流によりロ
ータの回転の有無を判断できることは上述した通りであ
る。

【００１４】このように、本発明の電子機器およびその
制御方法においては、駆動用コイルと検出用コイルを分
離すると共に、ロータを高速で回転するときは、駆動用
コイルは駆動パルスが供給されるときにだけ接続し、検
出用コイルは逆誘起電流の検出が必要とされるときにだ
け短絡できるようにしている。したがって、巻線数ある
いはその他の条件が駆動用および検出用に適したコイル
を用意でき、それぞれのコイルがその用途に用いられな
いときは電磁ブレーキとして作用するのを防止すること
ができる。また、通常の駆動パルスで駆動されるとき
は、駆動用コイルを短絡して電磁ブレーキとして利用す
ることも可能である。

【００１５】さらに、駆動パルスをオフすると検出用コ
イルに高周波ノイズであるスパイクが発生する。したが
って、駆動用コイルおよび検出用コイルが共に開放され
たマスク期間を設けておくことが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
をさらに詳細に説明する。図１にステッピングモータを
用いた腕時計装置などの計時装置の一例を示してある。
この計時装置１は、ステッピングモータ１０と、このス
テッピングモータ１０を駆動する制御装置２０と、ステ
ッピングモータ１０の動きを伝達する輪列５０、および
輪列５０によって運針される秒針６１、分針６２および
時針６３を備えている。ステッピングモータ１０は、制
御装置２０から供給される駆動パルスによって磁力を発
生する駆動用コイル１１と、この駆動用コイル１１によ
って励磁されるステータ１２と、さらに、ステータ１２
の内部において励磁される磁界により回転するロータ１
３を備えており、ロータ１３がディスク状の２極の永久
磁石によって構成されたＰＭ型（永久磁石回転型）のス
テッピングモータ１０となっている。ステータ１２に
は、駆動用コイル１１で発生した磁力によって異なった
磁極がロータ１３の回りのそれぞれの相（極）１５およ
び１６に発生するように磁気飽和部１７が設けられてい
る。また、ロータ１３の回転方向を規定するために、ス
テータ１２の内周の適当な位置には内ノッチ１８が設け
られており、コギングトルクを発生させてロータ１３が
適当な位置に停止するようにしている。

【００１７】ステッピングモータ１０のロータ１３の回
転は、かなを介してロータ１３に噛合された五番車５
１、四番車５２、三番車５３、二番車５４、日の裏車５
５および筒車５６からなる輪列５０によって各針に伝達
される。四番車５２の軸には秒針６１が接続され、二番
車５４には分針６２が接続され、さらに、筒車５６には
時針６３が接続されており、ロータ１３の回転に連動し
てこれらの各針によって時刻が表示される。輪列５０に
は、さらに、年月日などの表示を行うための伝達系など
（不図示）を接続することももちろん可能である。

【００１８】この計時装置１では、ステッピングモータ
１０の回転によって時刻を表示するために、ステッピン
グモータ１０には基準となる周波数の信号をカウント
（計時）して定期的に駆動パルスが供給される。ステッ
ピングモータ１０を制御する本例の制御装置２０は、水
晶振動子などの基準発振源２１を用いて基準周波数の基
準パルスやパルス幅やタイミングの異なるパルス信号を
発生するパルス合成回路２２と、パルス合成回路２２か
ら供給された種々のパルス信号に基づきステッピングモ
ータ１０を制御する駆動制御回路２５と、ロータ１３の
回転検出を行うための検出回路７５を備えている。

【００１９】駆動制御回路２５は、駆動回路を介して駆
動用コイル１１に対しステッピングモータ１０の駆動用
ロータ１３を通常運針用に駆動するために１Ｈｚの周波
数の駆動パルスＤＰを供給する機能と、ロータ１３を通
常運針用の速度よりも早い速度で順方向あるいは逆方向
に駆動する早送り用の駆動パルスＪＰを供給する機能を
備えている。さらに、駆動用ロータ１３が回転しなかっ
たときに駆動パルスより実効電力の大きな補助パルスを
出力する機能、補助パルスに続いてロータのエネルギー
を回生するための回生パルスを出力する機能、駆動パル
スの実効電力を調整する機能なども備えている。

【００２０】ステッピングモータ１０には、この駆動制
御回路２５からの制御信号を基に動作する駆動回路３０
を介して通常の駆動パルスＤＰあるいは早送り用の駆動
パルスＪＰなどが供給される。駆動回路３０は、直列に
接続されたｎチャンネルＭＯＳ３３ａとｐチャンネルＭ
ＯＳ３２ａ、およびｎチャンネルＭＯＳ３３ｂとｐチャ
ンネルＭＯＳ３２ｂによって構成されたブリッジ回路を
備えており、これらによって電源４１からステッピング
モータ１０の駆動用コイル１１に供給される電力を制御
できるようになっている。

【００２１】本例のステッピングモータ１０のコイル部
１９には、駆動用コイル１１と共に検出用コイル７１が
巻かれており、この検出用コイル７１の両端はｐチャン
ネルＭＯＳ７３ａおよび７３ｂが並列に接続された接続
回路７２に接続されている。この接続回路７２のＭＯＳ
７３ａおよび７３ｂは、検出回路７５の検出用コイル制
御回路７６から制御信号φｔ１およびφｔ２によって制
御されるようになっている。そして、詳しくは後述する
ように、早送り用の駆動パルスＪＰが供給された後に検
出用コイル７１を短絡して逆誘起電力を発生させると共
に、チョッピングし逆誘起電圧を増幅するようにしてい
る。チョッパ増幅された逆誘起電圧は、検出回路７５の
位置検出回路７７に供給され、ピーク値のレベル判定、
あるいは電圧値が反転する現象（ゼロクロス）を捉える
などの方法によってロータ１３の位置が判断できるよう
になっている。また、位置検出回路７７は、駆動用コイ
ル１１とも接続されており、駆動用コイル１１に発生し
た逆誘起電圧を用いてロータ１３の位置を判断すること
も可能になっている。

【００２２】図２に、本例のステッピングモータ１０に
採用されているコイル部１９を長手方向に沿った断面で
示してある。本例のコイル部１９は、磁心１９ａの周囲
に検出用コイル７１が巻かれ、その外側に駆動用コイル
１１が巻かれている。そして、内側に巻かれた検出用コ
イル７１は、表面がほぼ均一で平坦になるように整列巻
きされており、２つのコイル７１および１１が同軸状に
巻かれても、外側に巻かれた駆動用コイル１１の性能が
落ちないようになっている。もちろん、内側に駆動用コ
イル１１を巻くことも可能であり、この場合も、外側に
巻かれる検出用コイルの抵抗のばらつきなどを抑制し、
安定した逆誘起電力の検出が可能なように、内側の駆動
用コイル１１は整列巻きにしておくことが望ましい。こ
れらの駆動用コイル１１および検出用コイル７１は別巻
きにすることも可能であるが、駆動用コイル１１および
検出用コイル７１を同軸状に巻くことによりコイルの設
置スペースを削減することが可能となり、ステッピング
モータ１０をコンパクトに纏めることができる。

【００２３】図３に、本例の制御装置２０における、駆
動用コイル１１および検出用コイル７１の制御方法の概
要を示してある。まず、ステップ８１において、検出用
コイル制御回路７６により検出用コイルを開放し、駆動
制御回路２５により適当なタイミングで適当な実効電力
を備えた通常の駆動パルスＤＰまたは早送り用の駆動パ
ルスＪＰを供給する。駆動制御回路２５は、ステップ８
２において、供給する駆動パルスの種類によってその後
の制御を変える。まず、通常の駆動パルスＤＰを供給し
た後は、ステップ８３で駆動用コイル１１を短絡する。
そして、駆動用コイル１１にロータ１３の回転による逆
誘起電流を流し、電磁ブレーキとして利用する。

【００２４】一方、早送り用の駆動パルスＪＰを供給し
た後は、ステップ８４で駆動用コイル１１を開放して駆
動用コイル１１が電磁ブレーキとして作用しないように
する。さらにステップ８５で、駆動用コイル１１および
検出用コイル７１が共に開放状態となるマスク期間をお
いて、ステップ８６で検出用コイル制御回路７６は検出
用コイルを短絡し、逆誘起電力を発生させる。

【００２５】ステップ８７において、位置検出回路７７
によりロータ１３の位置を確認し、ロータ１３が正常に
回転した否かを判断する。位置検出回路７７は、通常の
駆動パルスＤＰが供給されたときは駆動用コイル１１に
発生した逆誘起電力に基づきをロータ１３の位置を判断
し、早送り用の駆動パルスＪＰが供給されたときは検出
用コイル７１で発生した逆誘起電力に基づきロータ１３
の位置を判断する。

【００２６】図４および図５に、上記の制御プロセスを
実現するように駆動回路３０および接続回路７２の各Ｍ
ＯＳを制御する様子をタイミングチャートで示してあ
る。図４は、通常の駆動パルスＤＰが供給されるときの
タイミングチャートである。通常の駆動パルスＤＰ１が
時刻ｔ１に供給される前は、駆動回路３０を構成するｐ
チャンネルＭＯＳ３２ａおよびＭＯＳ３２ｂの制御信号
φｐ１およびφｐ２は低レベルでこれらのＭＯＳ３２ａ
および３２ｂがオンになっている。したがって、駆動用
コイル１１は、ＭＯＳ３２ａおよび３２ｂによって短絡
されている。駆動回路３０を構成するｎチャンネルＭＯ
Ｓ３３ａおよび３３ｂの制御信号φｎ１およびｎ２は低
レベルであり、これらのＭＯＳ３３ａおよび３３ｂはオ
フになっている。また、接続回路７２を構成するｐチャ
ンネルＭＯＳ７３ａおよび７３ｂの制御信号φｔ１およ
びｔ２は高レベルであり、これらのＭＯＳ７３ａおよび
７３ｂはオフとなっている。したがって、検出用コイル
７１は開放されている。

【００２７】計時装置１の通常運針用の駆動パルスＤＰ
は、１Ｈｚでステッピングモータ１０に供給する。この
ため、１Ｈｚのタイミングとなった時刻ｔ１に制御信号
φｐ２を高レベルにしてＭＯＳ３２ｂをオフし、また、
制御信号φｎ２を高レベルにしてＭＯＳ３３ｂをオンす
る。これによって、ＭＯＳ３２ａおよびＭＯＳ３３ｂが
オンになり、駆動用コイル１１に駆動パルスＤＰ１に相
当する電力が供給され、ロータ１３が回転する。この
間、制御信号φｔ１およびφｔ２は高レベルに保持され
るので、検出用コイル７１は開放されたままであり、検
出用コイル７１に逆誘起電流は流れない。

【００２８】駆動パルスＤＰ１が供給されると、時刻ｔ
２に、制御信号φｐ２およびφｎ２が低レベルになるの
で、ＭＯＳ３２ｂがオンになり、ＭＯＳ３３ｂがオフに
なる。したがって、駆動用コイル１１は短絡され、ロー
タ１３の動きに伴う逆誘起電流が流れるので電磁ブレー
キとして作用する。このため、ロータ１３が回転した後
の位置（１８０度回転した位置）で安定させることがで
きる。また、時刻ｔ２以降に駆動用コイル１１で発生し
た逆誘起電圧あるいは逆誘起電流を位置検出回路７７で
検出し、ロータ１３が正常に回転した否かを判断でき
る。そして、正常に回転しなかったときは、駆動パルス
ＤＰよりも実効電力の大きな補助パルスを供給してロー
タ１３を強制的に回転させ、運針ミスを避けることがで
きる。

【００２９】また、この間、接続回路７２のＭＯＳ７３
ａおよび７３ｂはオフされたままである。したがって、
本例においては、検出用コイル７１は通常の駆動パルス
ＤＰを供給されている運用中は短絡されることはなく、
電磁ブレーキとして、また、検出用として使用されな
い。駆動パルスＤＰが供給された後の適当なタイミング
で制御信号φｔ１およびφｔ２を低レベルにして検出用
コイル７１を短絡しても良い。この場合は、検出用コイ
ル７１を補助的な電磁ブレーキとして作用させることが
でき、また、検出用コイル７１に発生した逆誘起電圧ま
たは逆誘起電流を位置検出回路７７で検出できる。しか
しながら、駆動用コイル１１も短絡されており、このコ
イル１１に発生する逆誘起電流あるいは電圧の方が検出
コイル７１で発生するものよりも大きいので、通常の運
針中は駆動用コイル１１に発生した逆誘起電流あるいは
電圧を検出することが望ましい。

【００３０】時刻ｔ１から１秒後の時刻ｔ３には、制御
信号φｐ１およびφｎ１が高レベルになり、上記と逆極
の駆動パルスＤＰ２がステッピングモータ１０に供給さ
れる。したがって、ロータ１３はさらに１８０度回転す
る。駆動パルスＤＰ２が供給された後の時刻ｔ４以降は
再び制御信号φｐ１およびφｎ１が低レベルとなるの
で、駆動用コイル１１は短絡される。このため、上記と
同様に、ロータ１３は１８０度回転した位置で安定し、
その位置に回ったことを駆動用コイル１１に発生する逆
誘起電流あるいは電圧を検出することにより判断でき
る。また、適当なタイミングで制御信号φｐ１およびφ
ｐ２をチョッピングすることにより、駆動用コイル１１
に発生する逆誘起電圧をチョッパ増幅し、さらにロータ
１３の位置を検出しやすくすることも可能である。

【００３１】図５は、早送り用の駆動パルスＪＰが供給
されるときのタイミングチャートである。駆動回路３０
を構成するｐチャンネルＭＯＳ３２ａおよびＭＯＳ３２
ｂの制御信号φｐ１およびφｐ２が低レベルで駆動用コ
イル１１が短絡されいる状態で、時刻ｔ１１に早送りが
開始されると、制御信号φｐ２および制御信号φｎ２が
高レベルになり、ＭＯＳ３２ａおよびＭＯＳ３３ｂがオ
ンになる。これにより、早送り用の駆動パルスＪＰ１が
ステッピングモータ１０に供給される。この間、制御信
号φｔ１およびｔ２は高レベルに保持されるので、検出
用コイル７１はオープン状態であり、検出用コイル７１
に逆誘起電流は流れず電磁ブレーキとして作用しない。
ロータ１３を早送りするための所定の実効電力の駆動パ
ルスＪＰ１が駆動用コイル１１に供給されると、時刻ｔ
１２に制御信号φｐ１が高レベルに、また、制御信号φ
ｎ２が低レベルになり、駆動用コイル１１はオープン状
態となる。したがって、駆動用コイル１１には逆誘起電
流が流れず、電磁ブレーキとして作用しない。

【００３２】時刻ｔ１２の後、駆動用コイル１１および
検出用コイル７１の両方が開放されているマスク期間Ｍ
をおいて、時刻ｔ１３に制御信号φｔ１およびφｔ２を
低レベルにして接続回路７２のＭＯＳ７３ａおよび７３
ｂをオンする。これにより、検出用コイル７１は短絡さ
れ、検出用コイル７１に逆誘起電流が流れる。さらに、
制御信号φｔ１はチョッピング信号となっており、ＭＯ
Ｓ７３ａが検出用コイル７１に流れる逆誘起電流をチョ
ッピングし、チョッパ増幅された逆誘起電圧が得られ
る。したがって、位置検出回路７７は検出用コイル７１
に発生した逆誘起電圧を検出することによりロータ１３
の位置を判断することができる。

【００３３】図６に、駆動用コイル１１に駆動パルスＤ
Ｐが供給されたときに検出用コイル７１に生ずる逆誘起
電圧を模式的に示してある。破線は、検出用コイルを短
絡したままにしたときに生ずる逆誘起電圧を示してあ
り、実線は検出用コイルをマスク期間Ｍが経過した時刻
ｔ１３以降に短絡したときに生ずる逆誘起電圧を示して
ある。本図から判るように、駆動用コイル１１とは別に
検出用コイル７１を設けておくことにより、図８に示し
たような駆動パルスの過渡現象による影響は小さくでき
る。しかしながら、検出用コイル７１を常に短絡する
と、駆動パルスＪＰが供給されている間に逆誘起電圧が
発生して電磁ブレーキとなり、また、駆動パルスＪＰが
オンオフするときにスパイクが発生する。したがって、
早送りする際は、ロータ１３を高速回転するのに障害と
なり、また、駆動パルスＪＰが供給された直後はロータ
１３の位置が検出しにくい。

【００３４】これに対し、検出用コイル７１を開放にし
ておき、時刻ｔ１３に短絡させると、駆動パルスＪＰが
供給されている間に検出用コイル７１が電磁ブレーキと
して作用するのを防止でき、また、マスク期間Ｍを設定
することによりスパイクによる影響も抑制できる。さら
に、検出用コイルに発生する逆誘起電力の最初のピーク
（駆動パルスと同極側の最初のピーク）の直前に検出用
コイル７１を短絡することによりピーク値を拡大できる
という効果も得られる。したがって、位置検出回路７７
でピーク値に基づきロータ１３の位置を検出する場合は
ピークの有無が明確になるので早いタイミングで確実に
ロータ１３の位置が判明する。さらに、逆誘起電圧をチ
ョッパ増幅することによりピーク値をさらに拡大するこ
とができる。また、位置検出回路７７で逆誘起電圧が逆
転したことによりロータ１３の位置を判断する（ゼロク
ロス）場合も、スパイクによる影響を防止でき、ピーク
値を拡大できるので逆誘起電圧が反転するタイミングが
明確なる。したがって、ロータ１３の位置を早期に、ま
た、明確に判断できる。

【００３５】さらに、検出用コイル７１を用いてロータ
の位置検出ができるので、位置検出する間は駆動用コイ
ル１１を開放し、駆動用コイル１１に逆誘起電流が流れ
るのを防止できる。したがって、駆動用コイル１１が電
磁ブレーキとして作用しないので、ロータ１３を少ない
エネルギーで高速回転することができる。

【００３６】検出用コイル７１に生じた逆誘起電圧を検
出してロータ１３の位置が確認されると、時刻１４に制
御信号φｔ１およびφｔ２を高レベルにして検出用コイ
ル７１を開放する。それと共に、時刻ｔ１４から時刻ｔ
１５に制御信号φｐ２を低レベルに、また、制御信号φ
ｎ１を高レベルにして、時刻ｔ１１と逆極の早送り用の
駆動パルスＪＰ２を供給する。そして、駆動用コイル１
１および検出用コイル７１の両方がオープン状態となる
マスク期間をおいた時刻ｔ１６に制御信号φｔ１および
φｔ２を低レベルにして検出用コイル７１を短絡し、ロ
ータ１３の位置を検出する。時刻ｔ１７以降も同様の制
御を繰り返すことにより、ロータ１３の位置を確認しな
がら高速で早送りすることができる。

【００３７】このように、本例の電子時計１およびその
制御方法においては、駆動用コイル１１と検出用コイル
７１を別に設け、検出用コイル７１は、早送り用の駆動
パルスＪＰを供給した後にロータ１３の位置確認をする
ときだけ短絡するようにしている。したがって、検出用
コイル７１が電磁ブレーキとして作用しロータの回転を
妨げなることはなく、また、早送りするときに、駆動用
コイルとは別に設けられた検出用コイルにより、駆動パ
ルスの影響が少なく、早いタイミングでロータ１３の回
転を確認できる。したがって、少ないエネルギーで安定
した早送りが可能となる。さらに、駆動パルスＪＰが供
給されていない間は駆動用コイル１１をオープンして電
磁ブレーキとして作用しないようにできるので、駆動用
コイル１１がロータの回転の妨げになるのも防止でき
る。したがって、さらに低い消費電力で高速にロータを
早送りできる。

【００３８】このように、早送りするときは、ロータの
位置を検出するときに駆動用コイルを開放し、駆動パル
スを供給するときは検出用コイルを開放することによ
り、これらのコイルが電磁ブレーキとして作用する機会
を最小限に止めるようにしているので、駆動用コイル１
１は駆動パルスが供給された条件だけを考慮し、たとえ
ば、十分な磁場が発生できるように巻線の径あるいは巻
数などの条件がロータ１３を駆動するのに適したものを
採用できる。また、検出用コイル７１は逆誘起電力が検
出可能な程度に発生するように巻線の径あるいは巻数な
どの条件が適したものを採用し、逆誘起電流を流してロ
ータの位置を検出するときも電磁ブレーキのとしての作
用を最小限にとどめることができる。このように駆動用
コイルおよび検出用コイルを最適化できるので、この点
でも、早送りするときの消費電力を下げることが可能と
なる。

【００３９】一方、通常の駆動パルスＤＰが供給される
ときは、駆動用コイル１１を短絡して電磁ブレーキとし
て積極的に利用することも可能である。このように本発
明においては、駆動用コイルと、これとは別に設けられ
た検出用コイルとに対し、通常運針および早送りのそれ
ぞれに条件に適した制御を行うことができ、通常運針も
早送りも安定して行うことができる。

【００４０】なお、上記において説明したそれぞれの駆
動パルスＤＰおよびＪＰ、その他の制御信号などの波形
は例示であり、計時装置に採用されたステッピングモー
タ１０の特性、あるいは駆動回路などの構成に合わせて
変形できることはもちろんである。また、上記の例で
は、計時装置に好適な２相のステッピングモータを例に
本発明を説明しているが、３相以上のステッピングモー
タに対しても本発明を同様に適用できることはもちろん
である。また、ステッピングモータの駆動方式は、１相
励磁に限らず、２相励磁あるいは１−２相励磁であって
も良いことはもちろんである。さらに、本発明は腕時計
装置などの計時装置に限らず、クロノグラフなどの多機
能時計やその他のステッピングモータを内蔵した電子機
器においても本発明を適用できることはもちろんであ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、駆動用コイルと検出用コイルとを備えたステッピン
グモータを駆動する際に、駆動用コイルに駆動パルスが
供給されるときは検出用コイルを開放して電磁ブレーキ
として作用するのを防止している。特に、ステッピング
モータを早送りするときは、ロータの位置を検出すると
きに駆動用コイルは開放することにより電磁ブレーキと
して作用する機会を最小限にとどめると共に、検出用コ
イルを短絡してロータの位置検出を早いタイミングで行
えるようにしている。このため、ロータを高速で安定し
て早送りでき、その際に消費される電力を低減できる。

【００４２】従って、ステッピングモータで時針や分針
などを早送りして時刻合わせを行う機能を備えた計時装
置などに適した電子機器及びその制御方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ
を備えた計時装置の概略構成を示す図である。

【図２】図１に示すステッピングモータのコイル部の構
成を示す断面図である。

【図３】図１に示す計時装置において、駆動パルスを供
給してロータを回転するための制御方法の概略を示す図
である。

【図４】通常の駆動パルスが供給されるときの制御を示
すタイミングチャートである。

【図５】早送り用の駆動パルスが供給されるときの制御
を示すタイミングチャートである。

【図６】検出用コイルに生ずる逆誘起電圧を模式的に示
す図である。

【図７】ステータ内でロータが回転する様子を模式的に
示す図である。

【図８】図７に示すようにロータが回転したときの駆動
用コイルの電流変化と、それに伴って発生する逆誘起電
流の変化を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１・・計時装置 １０・・ステッピングモータ １１・・駆動用コイル １２・・ステータ １３・・ロータ １７・・磁気飽和部 １９・・コイル部 ２０・・制御装置 ２１・・水晶振動子 ２２・・パルス合成回路 ２５・・駆動制御回路 ３０・・駆動回路 ４１・・電源 ５０・・輪列 ５１・・五番車 ５２・・四番車 ５３・・三番車 ５４・・二番車 ５５・・日の裏車 ５６・・筒車 ６１・・秒針 ６２・・分針 ６３・・時針 ７１・・検出用コイル ７２・・接続回路 ７５・・検出回路 ７６・・検出用コイル制御回路 ７７・・位置検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 3/14 H02P 8/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用コイルおよび検出用コイルを備え
   たステータ内で多極磁化されたロータが回転駆動される
   ステッピングモータと、 前記駆動用コイルに対し前記ロータを駆動するための駆
   動パルスを供給可能な駆動制御手段と、 前記ロータの回転により前記検出用コイルに誘起された
   逆誘起電力を検出可能な位置検出手段と、 前記駆動パルスが供給されている間は前記検出用コイル
   を開放し、その後、前記検出用コイルを短絡して前記ロ
   ータの位置検出を行う検出用コイル制御手段とを有する
   電子機器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記駆動制御手段
   は、通常の駆動パルスに対し間隔の短い早送り用の駆動
   パルスを供給可能であり、さらに、前記早送り用の駆動
   パルスを供給した後は前記駆動用コイルを開放し、前記
   通常の駆動パルスを供給した後は前記駆動用コイルを短
   絡することを特徴とする電子機器。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記検出用コイル制
   御手段は、前記駆動用コイルおよび検出用コイルが共に
   開放されたマスク期間が経過した後に、前記検出用コイ
   ルを短絡することを特徴とする電子機器。
4. 【請求項４】 駆動用コイルおよび検出用コイルを備え
   たステータ内で多極磁化されたロータが回転駆動される
   ステッピングモータを有する電子機器の制御方法であっ
   て、 前記検出用コイルを開放して前記駆動用コイルに対し前
   記ロータを駆動する駆動パルスを供給する駆動工程と、 前記検出用コイルを短絡して前記ロータの回転により前
   記検出用コイルに誘起された逆誘起電力を検出する位置
   検出工程とを有する電子機器の制御方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記駆動工程では、
   通常の駆動パルスおよびこの通常の駆動パルスより間隔
   の短い早送り用の駆動パルスを供給可能であり、 前記早送り用の駆動パルスを供給した後は、前記駆動用
   コイルを開放する工程と、 前記通常の駆動パルスを供給した後は、前記駆動用コイ
   ルを短絡する工程とをさらに有する電子機器の制御方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記駆動工程と位置
   検出工程の間に、前記駆動用コイルおよび検出用コイル
   が共に開放されたマスク期間を有する電子機器の制御方
   法。